RISCHIO IGIENICO-SANITARIO
ASSOCIATO ALL’IMPIEGO DEL
DIGERITO IN AGRICOLTURA
Si. BONETTA*, E. FERRETTI*, Sa. BONETTA*, F. PAROLA**, F. SCAPERROTTA**,
G. FEZIA°, G. ZICARI*, E. CARRARO*
* Dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Vita, Università del Piemonte Orientale”
** Coldiretti Piemonte
° Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Piemonte, Liguria e Valle d’Aosta
Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011
PROGETTO FERTIBIO
Seconda parte
1) Valutazione dei rischi igienico-sanitari
- Valutazione della contaminazione microbiologica
- Valutazione della contaminazione chimica da metalli pesanti
2) stima della capacità fertilizzante
- Test di fitotossicità (germinazione e accrescimento)
- Presenza di semi infestanti
Società Cooperativa “La Speranza” Candiolo TO
Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011
“BIOWASTE”
-Fanghi depurazione
- Reflui zootecnici
- Rifiuti agricoltura, industria
municipali
TRATTAMENTI
Concime
organico
IMPIEGO IN
AGRICOLTURA
- compostaggio
- digestione anaerobica
- stoccaggio, ecc.
RISCHI PER LA SALUTE
ANIMALI
MICROBIOLOGICO
nitrati
CHIMICO
metalli pesanti
composti organici
UOMO
- esposizione professionale
- esposizione popolazione
PIANTE
CONTAMINAZIONE DI FRUTTA E VERDURA
SUPERFICIALE
INTERNALIZZAZIONE
COLONIZZAZIONE ENDOFITICA (moltiplicazione)
Accertata per E.coli O157:H7 e Salmonella in
terreni concimati con letame bovino
Verdura lattuga, semi germogliati
Frutta da lesioni arance, mele
INUTILITA’ DEL LAVAGGIO E DEL
TRATTAMENTO CON SANITIZZANTI
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Penetrazione di Salmonella in una foglia di lattuga
attraverso uno stoma
SEM image, bar 10 μm
Kroupitski et al., 2009 Appl. Environ. Microbiol, vol 75(19)
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INCREMENTO DELLE EPIDEMIE/CASI DI MTA
ASSOCIATE AL CONSUMO DI FRUTTA E VERDURA CRUDA
Epidemia dovuta al consumo di spinaci biologici crudi
• 192 casi confermati di enterite
• 30 casi con Sindrome emolitico uremica SEU
• 2 morti
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RISCHIO CHIMICO
Metalli pesanti (Fe, Zn, Cu, ecc.)
DEIEZIONI
BOVINE
Escherichia coli O157:H7
3-5 x 104 CFU/g
Serbatoio principale
Prevalenza 13,2%
Salmonella spp.
5-20 x104 CFU/g
Prevalenza 7,7%
Listeria monocytogenes
3 x 102 CFU/g
Prevalenza 29,8%
Cryptosporidium parvum
105-107 oocisti/g
Prevalenza 5,4%
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IMPIANTI DI DIGESTIONE ANAEROBIA
Fattori limitanti/favorenti
•
•
•
•
Temperatura
pH
competizione tra microorganismi
aggregazione di m.o. a particelle solide
Punti critici
• Mantenimento della temperatura isoterma
• Miscelazione
• Ricontaminazione del digerito
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ABBATTIMENTO DEI PATOGENI
NEGLI IMPIANTI PER LA PRODUZIONE DI BIOGAS
STOCCAGGIO
6-15°C
18-21°C
T90 settimane
DIGESTIONE ANAEROBIA
Mesofilo 35°C
Termofilo 53°C
T90 giorni
T90 ore
S. typhimurium
5.9
2.0
2.4
0.7
E.coli
8.8
2.0
1.8
0.4
C. perfringens
NR
NR
NR
NR
S. aureus
7.1
0.9
0.9
0.5
coliformi
9.3
2.1
3.1
-
21.4
2.7
7.1
1
Enterococchi
T90 = tempo di riduzione decimale, tempo necessario per ottenere una riduzione del
90% rispetto alla concentrazione iniziale. N.R. nessuna riduzione (Tratto modificato da
Colleran, 2000, Sahlstrom, 2003)
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PROGETTO FERTIBIO
• Metodi
• Risultati
• Conclusioni
Società Cooperativa “La Speranza” Candiolo TO
Mesofilia
39-40°C
Biomasse
Letame e liquame bovino (vacche da latte)
60-70 %
mais di scarto e insilato di triticale e di mais
40-30%
Biowaste (A)
Bio Gas
(B)
Liquid/solid
separator
(C, D)
Digester 1
Mixing
Tank
Digester 2
CAMPIONAMENTO
(E)
Storage
tank
A - substrati in ingresso
C – frazione liquida
B - digerito fresco
D – frazione solida
E - frazione liquida (stoccata 120 gg)
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 ANALISI MICROBIOLOGICHE (DISAV)
o parametri indicatori (conta mesofila, E.coli,
Enterobacteriaceae, enterococchi fecali, C. perfringens,
uova di elminti)
o patogeni (Salmonella, Listeria monocytogenes, E.coli
O157:H7, Yersinia, Campylobacter, Cryptosporidium)
 ANALISI CHIMICHE E CHIMICO FISICHE
o analisi fisico-chimiche generali (Impresa Verde Cuneo)
o Metalli (Cd, Fe, Hg, Ni, Pb, Cu, Zn) (IRIDE s.p.a.)
 VALUTAZIONI AGRONOMICHE (Mybasol Srl.,UPO spin-off)
o test di germinazione (Lactuca sativa or Cucumis sativum,
Lepidium sativum, Sorghum saccharatum)
o test di accrescimento in vaso (Sorghum bicolor)
o Ricerca di semi infestanti vitali
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ANALISI MICROBIOLOGICHE parametri indicatori
Enterococchi <100–2 x 105 UFC/g
*
Uova di elminti assenti
C. perfringens presente
*
* *ns
ns
*
*
Reg. EU per sottoprodotti animali
(Reg. EC n. 1774/2002, n. 208/2006)
Normativa fertilizzanti
(D.M. 29819/2009)
E. coli m = 1 000, M = 5 000 CFU/g
E.coli CFU/g
n=5; c=1;
Enterococchi m = 1 000, M = 5 000 CFU/g
m=1000 CFU/g;
n=5 c=1
M=5000
CFU/g;
Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa
Pesio, 18
febbraio 2011
ANALISI MICROBIOLOGICHE
patogeni
Salmonella assenza in 25 g
standard per uso come fertilizzante
a garanzia dell’assenza di patogeni
Normativa fertilizzanti (D.M. 29819/2009)
Normativa fanghi depurazione (D.Lgs. 99/1992)
Regolamento EU sottoprodotti animali EC n. 208/2006)
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ANALISI CHIMICHE
metalli
mg/kg s.s.
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TEST DI FITOTOSSICITA’
Test di germinazione
Tossicità moderata del digerito e dei suoi derivati (Lactuca sativa or
Cucumis sativum, Lepidium sativum, Sorghum saccharatum)
Test di accrescimento in vaso (Sorghum bicolor)
- il trattamento con il digerito incrementa la crescita
- la frazione liquida è più efficace della solida
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RICERCA DI SEMI VITALI
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CONCLUSIONE - FERTIBIO
RISCHIO IGIENICO-SANITARIO
Valutazione effettuata digerito derivante dalla co-digestione
di refluo zootecnico bovino e biomasse vegetali
RISCHIO MICROBIOLOGICO NEL DIGESTATO
riduzione della contaminazione microbica rispetto al liquame
in ingresso, ma non può essere esclusa la presenza di
microrganismi patogeni;
indicatori di contaminazione: superamento dei limiti previsti
dal Regolamento EU sottoprodotti animali per Enterococchi
patogeni: presenza di Salmonella e L. monocitogenes nel
digerito e derivati. Superamento dei limiti previsti nella
Normativa fertilizzanti, fanghi e Regolamento EU
sottoprodotti animali
Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011
“La qualità del digerito prodotto da un impianto di biogas
non può essere peggiore di quella dei substrati in ingresso”
(EFSA, 2007)
Considerando il tradizionale impiego in agricoltura dei reflui
zootecnici, l’uso del digerito derivante dalla co-digestione
non può introdurre nuove vie di trasmissione di
microorganismi patogeni
FERTIBIO
• sorgente e qualità dei subsrati in ingresso era costante
• la proporzione tra i substrati è stata mantenuta
Nessun incremento di rischio patogeno per l’uomo
Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011
CONSIDERAZIONI GENERALI
Variabilità quali-quantitativa della contaminazione
microbiologica delle biomasse in ingresso agli impianti di
digestione anaerobica
Operare in condizioni di autocontrollo con GMP e CCP
(es. temperatura, miscelazione)
Mantenere COSTANZA di alimentazione e proporzione tra
le biomasse in ingresso
Mantenere sempre un periodo sufficientemente lungo di
STOCCAGGIO del digerito per avere ulteriori garanzie
(CCP)
Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011
RISCHIO CHIMICO
Per la contaminazione da metalli il digerito rientra
sostanzialmente nelle caratteristiche richieste per il compost.
CAPACITÀ FERTILIZZANTE
il digerito ha presentato caratteristiche chimiche assimilabili a
quelle di un liquame
il test di accrescimento in vaso attesta la capacità fertilizzante
dei campioni di digerito fresco e/o stoccato e della frazione
liquida e/o stoccata.
Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011
RISULTATI
PROGETTO FERTIBIO
DIGERITO STOCCATO
RISCHIO
IGIENICO SANITARIO
=
migliore
PROPRIETA’
FERTILIZZANTI
LETAME/LIQUAME STOCCATO
Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011
Grazie per l’attenzione!
Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011
Acronimo: “FERTIBIO”
“CARATTERIZZAZIONE AGRONOMICA ED IGIENICO-SANITARIA
DEL DIGESTATO DERIVANTE DALLA CO-DIGESTIONE DI REFLUI
ZOOTECNICI E PRODOTTI E SOTTO-PRODOTTI AGRICOLI PER LA
PRODUZIONE DI BIOGAS”
Partners: Impresa Verde Cuneo, DISAV-Università del Piemonte Orientale
Collaborazioni: DEIAFA, Università di Torino, IZS (Al)
OBIETTIVI:
1) valutare i rischi igienico-sanitari
- microbiologici (presenza di patogeni),
- chimici (presenza di metalli pesanti),
- agronomico (presenza di vegetali indesiderati, fattori inibenti o
promuoventi la crescita)
2) stimare la capacità fertilizzante e/o ammendante del digerito e
dei suoi derivati (frazione solida e liquida ottenute dopo separazione).
Biogas e fertilizzazione dei suoli: opportunità e criticità - Chiusa Pesio, 18 febbraio 2011